[发明专利]一种基于光纤的时间和频率同时传递系统以及方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤的时间和频率同时传递系统以及方法：系统包括：发射端用于持续产生频率信号并将其对应光信号发送至光纤链路；利用接收端返回的频率信号与参考频率信号及所传递的频率信号进行相位比较，测量光纤链路噪声并对其进行补偿；同时利用被补偿后的频率信号与参考频率信号进行相位比较获得自由光纤链路噪声；利用自由光纤链路噪声对时间信号的传输噪声进行预补偿，并将预补偿后的时间信号对应的光信号同步发送至光纤链路；光纤链路用于利用光纤波分复用方式在发射端和接收端之间进行光信号传输；接收端用于将接收到的频率信号进行频率变换后利用光纤链路返回发射端同时输出；以及输出接收到的时间信号。本发明能降低系统复杂度。

技术领域

本发明属于时间频率传递领域，具体涉及一种基于光纤的时间和频率同时传递系统以及方法。

背景技术

时间频率传递在时间频率计量、基础物理研究、卫星导航定位和射电天文观测等领域有着重要且广泛的应用。但是传统的基于卫星链路的时间频率传递方案无法满足现代原子钟的传递比对需求，而且也无法为有时间频率同步需求的应用场景提供短期稳定度。

相比于传统卫星链路，光纤具有传输损耗小、抗电磁干扰能力强、可靠性高和噪声可主动补偿等优势，因此，为了提高精度，目前采用光纤作为媒介进行时间频率传递。然而由于温度、振动等因素的影响，光纤链路也会对时频信号附加噪声，为了实现高精度的时间频率传递，往往需要对光纤链路噪声进行主动补偿。通常利用信号在光纤中往返传输的方法来测量光纤链路噪声，从而实现补偿。

现有的一种利用光纤进行时间频率同时传递的方案是将时间和频率信号分别调制到不同波长的载波激光上，利用光纤波分复用的方式，实现频率信号和时间信号在同一光纤中的同时传递。但在该方案中，时间信号和频率信号的噪声需要分别测量及补偿，因此，系统的复杂度相对较高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于光纤的时间和频率同时传递系统以及方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于光纤的时间和频率同时传递系统，包括发射端、光纤链路和接收端，其中：

所述发射端，用于持续产生频率信号并将频率信号对应的光信号发送至所述光纤链路；利用所述接收端返回的频率信号与参考频率信号以及所传递的频率信号进行相位比较，测量光纤链路噪声并对其进行补偿；同时利用被补偿后的频率信号与所述参考频率信号进行相位比较获得自由光纤链路噪声；利用所述自由光纤链路噪声对时间信号的传输噪声进行预补偿，并将预补偿后的时间信号所对应的光信号同步发送至所述光纤链路；

所述光纤链路，用于利用光纤波分复用方式在所述发射端和所述接收端之间进行光信号传输；

所述接收端，用于将接收到的频率信号进行频率变换，将变频后的频率信号利用所述光纤链路返回所述发射端，同时输出所述变频后的频率信号；以及输出接收到的时间信号。

在本发明的一个实施例中，所述发射端，包括频率发射模块；所述频率发射模块包括：

压控振荡器、第一电光调制单元、第一光环形器、第一光电探测单元、相位比较器、环路滤波器和鉴相器；

其中，所述压控振荡器的一个输出端分别连接所述第一电光调制单元的输入端和所述鉴相器的一个输入端；所述压控振荡器的另一个输出端连接所述相位比较器的第一输入端；所述第一电光调制单元的输出端连接所述第一光环形器的第一端；所述第一光环形器的第二端连接所述光纤链路的输入端；所述第一光环形器的第三端连接所述第一光电探测单元的输入端；所述第一光电探测单元的输出端连接所述相位比较器的第二输入端；所述相位比较器的第三输入端接收所述参考频率信号；所述相位比较器的输出端连接所述环路滤波器的输入端；所述环路滤波器的输出端连接所述压控振荡器的输入端；所述鉴相器的另一个输入端接收所述参考频率信号，所述鉴相器的输出端输出所述自由光纤链路噪声。